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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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IC-Karten
werden allgemein gemäß den Normen
der PCMCIA (Personal Computer Memory Card Association) aufgebaut,
die eine maximale Kartendicke von 5 mm für den beliebtesten Kartentyp
festlegen, nämlich
die Karte des Typs II. IC-Karten haben allgemein eine Schaltungsplatine
mit einem Steckverbinder an dem vorderen Ende und mit einer oberen
und einer unteren Abdeckung hauptsächlich aus Metallblech. Der
vordere Standard-Steckverbinder hat 68 Stifte, die in zwei Reihen über eine
Höhe von etwa
3,2 mm angeordnet sind. Eine jüngere
Entwicklung bei IC-Karten ist das Vorsehen eines hinteren Steckverbinders,
der die Übertragung
von Daten durch die Karte in die elektronische Vorrichtung erlaubt,
die die Karte aufnimmt. Die Konstruktionen der hinteren Steckverbinder,
wie etwa die im US-Patent 5,554,045 aufgezeigte, nehmen beinahe
die gesamte Höhe
von 5 mm der Rückseite
der Karte ein, wobei die Schaltungsplatine ausgeschnitten ist, um
Raum für
den hinteren Steckverbinder zu lassen. Obgleich der vordere Steckverbinder
68 Kontakte hat, ist es allgemein ausreichend, weniger als die Hälfte dieser Zahl
als Kontakte an dem hinteren Steckverbinder vorzusehen. Es wäre wünschenswert,
wenn ein hinterer Steckverbinder für eine IC-Vorrichtung verfügbar wäre, der
möglichst
wenig Raum einnimmt und eine besonders einfache Konstruktion hat.
Merkmale eines solchen Steckverbinders wären für andere Anwendungen wünschenswert,
bei welchen sehr wenig Raum verfügbar
ist, wie etwa in tragbaren Telefonen.
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Die
jüngeren
Entwicklungen bei der Konstruktion von Abdeckungen für IC-Karten umfassen das
Vorsehen einer oberen und einer unteren Abdeckung mit Kunststoff-Umfangselementen,
die durch Ultraschallschweißen
verbunden werden können. Für das Ultraschallschweißen von
Kunststoff werden kostengünstige
Geräte
im Vergleich zu den teureren und schwerer verfügbaren Punktschweißgeräten für nur aus
Metallblech bestehende Abdeckungen verwendet. Die Abdeckungen weisen
Metallblech auf, wobei die Kunststoff-Umfangsbereiche an die Ränder des
Metallblechs angeformt sind. Ein einfacher hinterer Steckverbinder,
der möglichst
wenig Raum einnimmt und der ohne wei teres an einer IC-Karte oder
einer anderen Vorrichtung mit formgegossenen Polymer-Umfangsbereichen
gebildet werden könnte, wäre wertvoll.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Steckverbinder geschaffen, der
insbesondere an der Rückseite
einer IC-Karte nützlich
ist und der einen einfachen und kompakten Aufbau hat. Die IC-Karte
oder andere Vorrichtung hat eine Schaltungsplatine und eine obere
und eine untere Abdeckung mit gegossenen Polymerabschnitten, die über und
unter einem hinteren Endabschnitt der Schaltungsplatine liegen.
Der gegossene Polymerabschnitt der oberen Abdeckung ist so aufgebaut,
dass er einen nach hinten offenen Hohlraum zwischen sich und der
oberen Fläche
der Schaltungsplatine bildet. Die obere Fläche der Schaltungsplatine trägt elektrisch
leitende Leiterbahnen und die obere Abdeckung ist mit Nockenwänden geformt,
die oberhalb der Leiterbahnen liegen, um Kontakte eines aufgesteckten
Steckers gegen die Leiterbahnen abzulenken. In einer IC-Karte führt diese
Konstruktion zu der direkten Verbindung der Steckerkontakte mit den
Leiterbahnen der Schaltungsplatine, ohne dass ein separater hinterer
Steckverbinder mit Stiften zum Herstellen der Verbindung erforderlich
wäre, wodurch
eine höhere
Zuverlässigkeit
gegeben ist. Ferner stehen nun die Unterseite der Schaltungsplatine und
ein Bereich unter der Schaltungsplatine zur Aufnahme von Schaltungen
und/oder Schaltungsbauteilen zur Verfügung. Die Seitenwände und
die obere Wand des Hohlraums des Steckverbinders sind einstückig mit
dem gegossenen Polymerabschnitt der oberen Abdeckung, wodurch der
Bedarf und die Kosten für
das separate Montieren eines separaten hinteren Steckverbinderelements
beseitigt werden.
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Der
Stecker, der in den Hohlraum eingeführt werden kann, ist mit einer
sehr geringen Bauhöhe konstruiert.
Die Steckerkontakte haben freie vordere Teile mit hinteren Abschnitten,
die horizontal verlaufen, und vorderen Abschnitten, die nach vorne
unten geneigt verlaufen. Die vorderen Kontaktabschnitte können direkt
mit den an der oberen Abdeckung gebildeten Nockenwänden in
Eingriff kommen.
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Die
neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt.
Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung, in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen, am besten verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht, die eine IC-Karte
und einen Stecker gemäß vorliegender
Erfindung voneinander getrennt zeigt und in unterbrochenen Linien
auch eine andere Steckerkonstruktion zeigt.
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2 ist
eine auseinandergezogene, geschnittene Seitenansicht der IC-Karte und des Steckers
aus 1 vor dem Zusammenstecken, die in unterbrochenen
Linien den Steckerkontakt zeigt, wenn er die Nockenwand des IC-Karten-Steckverbinders
erstmals berührt.
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3 ist
eine Ansicht ähnlich 2,
wobei jedoch der Stecker in seiner vollständig eingeschobenen Position
in der IC-Karte ist.
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4 ist
eine von unten gesehene isometrische Ansicht der oberen Abdeckung
der IC-Karte in 1.
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5 ist
eine isometrische Schnittansicht eines Abschnitts des Steckverbinders
der IC-Karte aus 1.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine IC-Karte 10, die eine Schaltungsplatine 12,
ein Gehäuse 14 mit
einem vorderen und einem hinteren Ende 15, 17,
das den Großteil der
Schaltungsplatine umgibt, einen vorderen Steckverbinder 16 an
der Vorderseite der Karte und einen hinteren Steckverbinder 18 an
der Rückseite
der Karte umfasst. Diese spezielle Karte hat eine Höhe H in Aufwärts- und
Abwärtsrichtung
U, D von 5 mm und eine Breite in seitlicher Richtung L von 54 mm,
sodass sie in einen Schlitz einer elektronischen Vorrichtung passt,
die zur Aufnahme einer Karte des Typs II konstruiert ist. Der vordere
Steckverbinder 16 hat 68 Kontakte, die in einem Standardmuster
für diesen Kartentyp
angeordnet sind, sodass er mit einem Steckverbinder (nicht dargestellt)
an der Vorderseite eines Schlitzes in einer elektronischen Vorrichtung zusammenpasst,
die die Karte 10 aufnehmen kann. Die Länge der Karte in der Richtung
von vorne nach hinten F, R ist geringer als die des gebräuchlichsten Kartentyps.
Der hintere Steckverbinder 18 weist einen Hohlraum 20 auf,
der sich in Rückwärtsrichtung R öffnet, um
das vordere Ende 30 eines Steckers 32 aufzunehmen.
Der Stecker hat eine Reihe von Kontakten 34, die in Schlitzen 36 des
vorderen Steckerendes liegen. Das hintere Steckerende 40 ist
mit einem Kabel 42 verbunden, das an andere Vorrichtungen,
wie z.B. ein Modem, ein Telefaxgerät, einen anderen Computer etc.
angeschlossen ist.
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Das
Gehäuse 14 der
IC-Karte 10 enthält
eine obere und eine untere Abdeckung 50, 52. Jede
Abdeckung, wie etwa die obere Abdeckung, umfasst ein Metallblechteil 54,
das im wesentlichen über
der gesamten Schaltungsplatine (über
mindestens 75% davon) liegt, sowie einen gegossenen Polymerrandabschnitt 56,
der an den Rand 60 des Metallblechteils 54 angeformt
ist. Es sei angemerkt, dass der Metallblechteil der unteren Abdeckung 52 im
wesentlichen "über" der gesamten Schaltungsplatine liegt,
was der Fall ist, wenn die Karte aus der in den Zeichnungen dargestellten
Position umgedreht wird.
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Für die untere
Abdeckung 52 ist der gegossene Polymerrandabschnitt bei 62 gezeigt.
Das Vorsehen der Randabschnitte 56, 62 ermöglicht es,
die obere und die untere Abdeckung 50, 52 ohne
weiteres durch Ultraschallschweißen der Polymerrandabschnitte
zu verbinden. Früher
wurden die obere und die untere Abdeckung vollständig aus Metallblech hergestellt
und mussten miteinander verschweißt werden, was aufgrund der
kostenaufwändigen
Schweißgeräte eine
Schwierigkeit darstellte.
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2 zeigt
den Aufbau des hinteren Steckverbinders 18 und eines Abschnitts
des Steckers 32. Die Schaltungsplatine des hinteren Steckverbinders hat
ein hinteres Ende 70, das von einem Stützteil 72 des gegossenen
Polymerteils 62 der unteren Abdeckung 52 gestützt wird.
Es ist zu erkennen, dass die untere Abdeckung einen Metallblechteil 74 enthält, dessen
Umfang 75 in den Polymerteil 62 der unteren Abdeckung
eingegossen ist. In ähnlicher
Weise hat der Metallblechteil 54 der oberen Abdeckung einen Umfang 77,
der in den Polymerrandabschnitt 56 eingegossen ist. Die
Schaltungsplatine hat eine obere und eine untere Fläche 76, 78 mit
einer Reihe von Leiterbahnen 80 auf ihrer oberen Fläche an dem
hinteren Ende 70 der Schaltungsplatine. Der gegossene Polymerrandabschnitt 56 der
oberen Abdeckung 50 hat einen hinteren Endabschnitt 57,
der eine obere Wand des Hohlraums 20 und ferner eine Vorderwand 82 und
Seitenwände 84 des
Hohlraums bildet, wobei die obere Fläche der Schaltungsplatine die
untere Wand des Hohlraums bildet. Der Stützteil 72 des gegossenen
Polymerrandabschnitts 62 der unteren Abdeckung bildet eine
Einführung 86,
die direkt hinter dem äußersten
hinteren Rand 90 der Schaltungsplatine liegt.
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Der
Stecker weist einen Rahmen 100 und Steckerkontakte 34 auf.
Die Steckerkontakte haben hintere Abschnitte 102, die an
dem Rahmen befestigt sind, und haben freie vordere Abschnitte 104,
die an einem Vorderende 105 des Rahmens liegen und die frei
nach unten auslenkbar sind. Jeder freie oder vordere Abschnitt eines
Steckerkontakts enthält
einen hinteren Abschnitt 106, der horizontal verläuft, und
einen vorderen Abschnitt 108, der mit einer Neigung nach
vorne unten verläuft
und an seinem vorderen Ende eine konvexe untere Fläche 110 hat.
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Wenn
der Stecker entlang einer Einführachse 111 in
den Hohlraum 20 in die in unterbrochenen Linien in 2 gezeigte
Position eingeführt
wird, trifft der geneigte vordere Abschnitt bei 108A zuerst
auf eine Nockenwand 120, die von der oberen Wand 122 des
Steckverbinders gebildet ist. Der Aufbau der Nockenwand ist ähnlich dem
in dem US-Patent 5,807,126 gezeigten mit horizontalen hinteren und vorderen
Enden 124, 126 und mit einem schräg verlaufenden
Mittelteil 130. Der schräg verlaufende vordere Abschnitt
bei 108A des Steckerkontakts ist in einem geringfügig kleineren
Winkel als der Wandteil 130 aus der Horizontalen geneigt.
Die weitere Vorwärtsbewegung
des Steckers aus der in 2 gezeigten Position führt dazu,
dass der vordere Abschnitt in die in 3 bei 108B gezeigte
Position ausgelenkt wird. Der hintere Abschnitt 106 des
Kontaktes wird ebenfalls in die Position 106B ausgelenkt. Die
Auslenkung führt
dazu, dass die konvexe untere Oberfläche bei 110 in Eingriff
mit einer Leiterbahn 80 der Schaltungsplatine kommt. Die
Leiterbahn 80 kann direkt mit einem Kontakt des vorderen
Steckverbinders oder mit Bauteilen auf der Schaltungsplatine verbunden
sein. Das Einführen
des Steckers in Vorwärtsrichtung
wird durch das Aufeinandertreffen von Anschlägen 112, 114 des
Steckers und der Steckbuchse begrenzt.
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2 zeigt,
dass der hintere Abschnitt 106 des Steckerkontaktes 102 parallel
zu der Einführachse 111 und
zu oberen und unteren Fläche 120, 122 der
Rahmenvorderseite verläuft.
Der hintere Kontaktabschnitt 106 liegt vorzugsweise in
einer Ebene mit oder geringfügig
unter (z.B. 0,1 mm unterhalb) der Rahmenoberfläche 120. Durch Verwendung
eines horizontalen hinteren Abschnitts 106 des Kontaktes ist
die Anmelderin in der Lage, den Kontakt, der den schräg verlaufenden
vorderen Abschnitt 108 hat, in einen Stecker mit einer
sehr geringen Höhe
J entlang seinem Vorderende 30 einzusetzen. Bei einer IC-Karte 10 mit
einer Höhe
von 5 mm ist die größte Höhe des Hohlraums 20 ein
Bruchteil dieser Höhe, wie
etwa eine Höhe
von etwa 2 mm. Es ist schwierig, ein in der Steckbuchse aufzunehmendes
Ende eines Steckers mit einer so geringen Höhe zu konstruieren. Die Verwendung
eines horizontalen hinteren Abschnitts 106 des freien vorderen
Abschnitts 104 des Kontaktes durch die Anmelderin trägt dazu
bei, diese niedrige Bauhöhe
zu erreichen. Als Resultat nutzt die Anmelderin den schräg verlaufenden
Abschnitt 108 für
den Eingriff mit dem schräg
verlaufenden Mittelteil 130 der Nockenwand, um den Steckerkontakt
gegen die Leiterbahn der Schaltungsplatine nach unten auszulenken. 3 zeigt,
dass der Verbindungspunkt 131 des vorderen und des hinteren
Kontaktabschnitts in der vollständig
eingesetzten Position des Steckers vorzugsweise hinter dem vorderen
oder unteren Ende 132 des schräg verlaufenden Mittelteils 130 der
Nockenwand liegt.
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4 ist
eine umgekehrte Ansicht, die den Aufbau der oberen Abdeckung 50 zeigt.
Es ist zu erkennen, dass der Metallblechteil 54 den Großteil der Fläche der
Abdeckung einnimmt, während
der gegossene Polymerrandabschnitt 56 den Großteil des Umfangs
des Metallblechteils einnimmt. Bei 134 ist ein Spalt offen
gelassen, um den vorderen Steckverbinder aufzunehmen. Wie zu sehen
ist, bildet ein hinterer Bereich 140 an der Rückseite
des gegossenen Randabschnitts die Seitenwände 84 und die Vorderwand 82 des
Hohlraums und bildet ferner die obere Wand 141 des Hohlraums,
die Nockenwände 120 und
zwischen benachbarten Nockenwänden
liegende Schlitze 142 aufweist. Es ist möglich, Nockenwände oder
Nockenwandbereiche vorzusehen, die nicht durch Schlitze getrennt
sind. Aus 4 ist ersichtlich, dass der
Bereich 140, der die Seitenwände und die obere Wand des
Steckeraufnahmehohlraums bildet, einstückig mit dem Rest 143 des
Randabschnitts 56 der oberen Abdeckung gebildet ist. Dadurch
ist es nicht erforderlich, ein separates hinteres Steckverbindergehäuse bzw.
einen Rahmen zu bilden und ihn an der Karte zu montieren. Die Seitenwände 84 des Hohlraums
könnten
durch aufwärts
gerichtete Vorsprünge
an dem Umfangsabschnitt der unteren Abdeckung gebildet werden, die
durch Schlitze in der Schaltungsplatine nach oben vorspringen. Wie
vorstehend erörtert
führt das
Vorsehen von Leiterbahnen 80 (5) auf der
oberen Fläche
der Schaltungsplatine 12 zur direkten Verbindung des Steckerkontaktes
mit der Schaltung (einschließlich
der Leiterbahnen) auf der Schaltungsplatine 12. Ein Nachteil
dieser Konstruktion ist, dass die Höhe des Hohlraums 20 beschränkt ist,
da die Unterseite des Hohlraums auf der Höhe der oberen Fläche 76 der
Schaltungsplatine liegt und die Schaltungsplatine auf der Stütze 72 gestützt wird,
die durch den gegossenen Polymerteil 62 der unteren Abdeckung
gebildet wird. Die Stützfläche 144 des
gegossenen Polymerrandteils 62 kann abgesenkt werden, sodass
sie geringfügig über der
oberen Oberfläche
des Metallblechteils 74 der unteren Abdeckung liegt, um
die Höhe
des Hohlraums 20 zu erhöhen,
obgleich die Höhe
immer noch durch die Schaltungsplatine und den gegossenen Teil 62 begrenzt
bleibt. Das Erzielen eines kostengünstigen und einfachen Steckverbindergehäuses mit
direktem Eingriff der Steckerkontak te mit den Leiterbahnen der Schaltungsplatine
führt jedoch
zu einem großen
Vorteil.
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Es
sei angemerkt, dass es bei einigen IC-Karten, wo kein Raum zum Vorsehen
eines hinteren Steckverbinders vorhanden ist, möglich ist, einen nach hinten
vorspringenden hinteren Steckverbinder vorzusehen. Dies ist in unterbrochenen
Linien bei 150 in 1 gezeigt.
Der vorspringende Steckverbinder 150 wird durch Abschnitte
der gegossenen Polymerrandabschnitte der oberen und der unteren Abdeckung
mit einer Schaltungsplatine gebildet, die einen nach hinten vorspringenden
Teil hat.
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Obgleich
die Anmelderin den Steckverbinder in einer IC-Karte gezeigt hat,
kann die gleiche Steckverbinderkonstruktion in anderen Anwendungen
verwendet werden, wo sehr wenig Raum erforderlich ist und eine beschränkte Anzahl
von Kontakten ausreicht. Beispielsweise kann in einem tragbaren
Telefon der Steckverbinder der Anmelderin konstruiert werden, indem
eine obere und eine untere Abdeckung vorgesehen werden, die eine
Schaltungsplatine umgeben, wobei mindestens die obere Abdeckung
ein formgegossenes Polymerteil enthält, das so formgegossen ist,
dass es die Seitenwände
und die obere Wand eines Hohlraums und die Nockenwände des
Steckverbinders bildet. Der Hohlraum wird dann zwischen der formgegossenen
oberen Wand und der Schaltungsplatine mit darauf befindlichen Leiterbahnen
gebildet.
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Obgleich
Begriffe wie "Oberseite", "Unterseite", etc. zur Beschreibung
der dargestellten Erfindung verwendet wurden, sei angemerkt, dass
die IC-Karte oder andere Vorrichtung, die den Steckverbinder enthält, in jeder
Ausrichtung zur Erde verwendet werden kann. Die Erfindung schafft
somit einen Steckbuchsenverbinder für eine IC-Karte oder eine andere
Vorrichtung, die eine Schaltungsplatine und eine obere Abdeckung
mit einem formgegossenen Polymerabschnitt aufweist. Der formgegossene
Polymerabschnitt ist so geformt, dass er einen Hohlraum zwischen
sich und der oberen Fläche
der Schaltungsplatine bildet. Die obere Fläche der Schaltungsplatine hat
Leiterbahnen und der Poly merabschnitt der oberen Abdeckung bildeten
Nockenwände,
um Steckerkontakte gegen die Leiterbahnen auszulenken, wobei das
Polymerteil vorzugsweise auch Seitenwände und die Vorderwand des
Hohlraums bildet. Eine untere Abdeckung hat vorzugsweise einen formgegossenen
Polymerabschnitt, der den hinteren Teil der Schaltungsplatine stützt und
der eine Einführung
bildet, die direkt hinter dem hinteren Rand der Schaltungsplatine
liegt. Die Erfindung schafft ferner einen Stecker mit einem niedrigen
Profil mit Kontakten, die einen freien vorderen Endabschnitt haben, der
einen horizontalen hinteren Abschnitt und einen schräg verlaufenden
vorderen Abschnitt umfasst. Der schräg verlaufende vordere Abschnitt
des Kontaktes kommt in Eingriff mit einem Auslenkabschnitt der Nockenwand.
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Obgleich
hierin bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben und erläutert wurden, versteht es sich,
dass dem Durchschnittsfachmann Modifikationen und Variationen ohne
weiteres offenbar sein können,
sodass folglich die Patentansprüche
so auszulegen sind, dass derartige Modifikationen und Äquivalente
abgedeckt sind.